HTML5之多线程(Web Worker)

(编辑：jimmy 日期: 2024/11/2 浏览：3 次 )

提到 HTML5 总是让人津津乐道，太多的特性和有趣的 API 让人耳目一新。但是很多童鞋还停留在语义化的阶段，忽视了 HTML5 的强劲之处。

这节我们来探讨一下多线程 Web-Worker。

一、明确 JavaScript 是单线程

JavaScript 语言的一大特点就是单线程，也就是说，同一个时间只能做一件事。

听起来有些匪夷所思，为什么不设计成多线程提高效率呢？我们可以假设一种场景：

假定 JavaScript 同时有两个线程，一个线程在某个 DOM 节点上添加内容，另一个线程删除了这个节点，这时浏览器应该以哪个线程为准？

作为浏览器脚本语言， JavaScript 的主要用途是与用户互动，以及操作 DOM 。

这决定了它只能是单线程，否则会带来很复杂的同步问题。为了避免复杂性，从一诞生， JavaScript 就是单线程，这已经成了这门语言的核心特征，估计短期内很难改变。

二、新曙光：Web Worker

单线程始终是一个痛点，为了利用多核 CPU 的计算能力， HTML5 提出 Web Worker 标准，允许 JavaScript 脚本创建多个线程。但是子线程完全受主线程控制，且不得操作 DOM 。

所以，这个新标准并没有改变 JavaScript 单线程的本质。

Web Workers 是现代浏览器提供的一个 JavaScript 多线程解决方案，我们可以找到很多使用场景：

1.我们可以用 Web Worker 做一些大计算量的操作；

2.可以实现轮询，改变某些状态；

3.页头消息状态更新，比如页头的消息个数通知；

4.高频用户交互，拼写检查，譬如：根据用户的输入习惯、历史记录以及缓存等信息来协助用户完成输入的纠错、校正功能等

5.加密：加密有时候会非常地耗时，特别是如果当你需要经常加密很多数据的时候（比如，发往服务器前加密数据）。

6.预取数据：为了优化网站或者网络应用及提升数据加载时间，你可以使用 Workers

来提前加载部分数据以备不时之需。

加密是一个使用 Web Worker 的绝佳场景，因为它并不需要访问 DOM 或者利用其它魔法，它只是纯粹使用算法进行计算而已。随着大众对个人敏感数据的日益重视，信息安全和加密也成为重中之重。这可以从近期的 12306 用户数据泄露事件中体现出来。

一旦在 Worker 进行计算，它对于用户来说是无缝地且不会影响到用户体验。

三、兼容性

四、基本概念

1.首先记得去判断是否支持

if (window.Worker) {
  ...
}

2.创建一个新的 worker 很简单

const myWorker = new Worker('worker.js');

postMessage() 方法和 onmessage 事件处理函数是 Workers 的黑魔法。

3. postMessage 用来发送消息，而 onmessage 用来监听消息

const worker = new Worker('src/worker.js');
worker.onmessage = e => {
  console.log(e.data);
};
worker.postMessage('你好吗!');

在主线程中使用时， onmessage 和 postMessage() 必须挂在 worker 对象上，而在 worker 中使用时不用这样做。原因是，在 worker 内部， worker 是有效的全局作用域。

4.异常处理：

worker.onerror = function(error) {
  console.log(error.message);
  throw error;
};

5.终止 worker

worker.terminate();

worker 线程会被立即杀死，不会有任何机会让它完成自己的操作或清理工作。

6.在 worker 线程中， workers 也可以调用自己的 close 方法进行关闭：

close();

五、快速开始

为了快速掌握，我们来做一个小例子：项目结构如下

├── index.html
└── src
    ├── main.js
    └── worker.js

Html

<html>
<head>
  <title>Web Work Demo</title>
  <meta charset="UTF-8" />
</head>
<body>
  <div id="app"> Hello Jartto! </div>
  <script src="src/main.js"></script>
</body>
</html>

main.js

const worker = new Worker('src/worker.js');
worker.onmessage = e => {
  const message = e.data;
  console.log(`[From Worker]: ${message}`);
  document.getElementById('app').innerHTML = message;
};
worker.postMessage('写的真好!');

Work.js

onmessage = e => {
  const message = e.data;
  console.log(`[From Main]: ${message}`);
  if(message.indexOf('好') > -1) {
    postMessage('谢谢支持');
  }
};

代码很简单，主线程发送：「写的真好！」

web worker 收到消息，发现内容中含有「好」字，回传给主线程：「谢谢支持」

六、局限性

1.在 worker 内，不能直接操作 DOM 节点，也不能使用 window 对象的默认方法和属性。然而我们可以使用大量 window 对象之下的东西，包括 WebSockets ， IndexedDB 以及 FireFox OS 专用的 Data Store API 等数据存储机制。

这里举个例子，我们修改 main.js ：

const worker = new Worker('src/worker.js');
worker.onmessage = e => {
  const message = e.data;
  console.log(`[From Worker]: ${message}`);
  document.getElementById('app').innerHTML = message;
};
+ worker.onerror = function(error) {
+   console.log(error);
+   worker.terminate();
+ };
worker.postMessage('写的真好!');

再来修改 work.js

+ alert('jartto');
onmessage = e => {
  const message = e.data;
  console.log(`[From Main]: ${message}`);
  if(message.indexOf('好') > -1) {
    postMessage('谢谢支持');
  }
};

这时候运行就会报出：

这是因为： worker.js 执行的上下文，与主页面 HTML 执行时的上下文并不相同，最顶层的对象并不是 Window ， woker.js 执行的全局上下文，而是 WorkerGlobalScope ，我们具体说明。

2. workers 和主线程间的数据传递通过这样的消息机制进行：双方都使用 postMessage() 方法发送各自的消息，使用 onmessage 事件处理函数来响应消息（消息被包含在 Message 事件的 data 属性中）。

这个过程中数据并不是被共享而是被复制。

3.同源限制

分配给 Worker 线程运行的脚本文件，必须与主线程的脚本文件同源。

4.文件限制

Worker 线程无法读取本地文件，即不能打开本机的文件系统 （file://） ，它所加载的脚本，必须来自服务器。

5.不允许本地文件

Uncaught SecurityError: Failed to create a worker:
script at '(path)/worker.js'
cannot be accessed from origin 'null'.

Chrome doesn’t let you load web workers when running scripts from a local file.

那如何解决呢？我们可以启动一个本地服务器，建议使用 http-server ，简单易用。

6.内容安全策略

有别于创建它的 document 对象， worker 有它自己的执行上下文。因此普遍来说， worker 并不受限于创建它的 document （或者父级 worker ）的内容安全策略。

我们来举个例子，假设一个 document 有如下头部声明：

Content-Security-Policy: script-src 'self'

这个声明有一部分作用在于，禁止它内部包含的脚本代码使用 eval() 方法。然而，如果脚本代码创建了一个 worker ，在 worker 上下文中执行的代码却是可以使用 eval() 的。

为了给 worker 指定 CSP，必须为发送 worker 代码的请求本身加上一个 CSP。

有一个例外情况，即 worker 脚本的源如果是一个全局性的唯一的标识符（例如，它的 URL 指定了数据模式或者 blob ）， worker 则会继承创建它的 document 或者 worker 的 CSP 。

七、扩展：WorkerGlobalScope

关于，我们可以在 MDN 上面找到文档：

1. self ：

我们可以使用 WorkerGlobalScope 的 self 属性来获取这个对象本身的引用。

2. location ：

location 属性返回当线程被创建出来的时候与之关联的 WorkerLocation 对象，它表示用于初始化这个工作线程的脚步资源的绝对 URL ，即使页面被多次重定向后，这个 URL 资源位置也不会改变。

3. close ：

关闭当前线程，与 terminate 作用类似。

4. caches ：

当前上下文得 CacheStorage ，确保离线可用，同时可以自定义请求的响应。

5. console ：

支持 console 语法。

6. importScripts
我们可以通过 importScripts() 方法通过 url 在 worker 中加载库函数。

7. XMLHttpRequest
有了它，才能发出 Ajax 请求。

8.可以使用：

setTimeout/setInterval
addEventListener/postMessage

还有很多 API 可以使用，这里就不一一举例了。

八、异常处理

当 worker 出现运行中错误时，它的 onerror 事件处理函数会被调用。它会收到一个扩展了 ErrorEvent 接口的名为 error 的事件。该事件不会冒泡并且可以被取消。

为了防止触发默认动作，worker 可以调用错误事件的 preventDefault() 方法。

错误事件我们常用如下这三个关键信息：

Message：可读性良好的错误消息；
Filename：发生错误的脚本文件名；
Lineno：发生错误时所在脚本文件的行号；

worker.onerror = function(error) {
  console.log(error.message);
  throw error;
};

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。

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